基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统技术方案

本发明专利技术公开了基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，涉及桥隧养护技术领域，解决了现有技术无法结合实际环境深度分析影响桥隧健康的因素，难以实现桥隧异常及时预测的技术问题；本发明专利技术结合评分阈值判断健康评分是否异常；不存在异常时基于目标段历史时段的健康评分进行因素溯源，确定影响因素；本发明专利技术为桥隧健康维护和评价占得先机，避免工作人员只能被动对异常处进行修补；本发明专利技术获取影响因素的预测数据，结合预测数据预测目标段健康评分的变化趋势；根据变化趋势生成预警信号，通过状态预警模块进行预警；本发明专利技术在确定影响因素后，根据影响因素的预测数据来预测健康评分的变化趋势，保证工作人员有充足时间对目标桥隧进行健康维护。桥隧进行健康维护。桥隧进行健康维护。

【技术实现步骤摘要】
基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统


[0001]本专利技术属于桥隧养护领域，涉及多源多态桥隧数据的桥隧状态评价技术，具体是基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统。

技术介绍

[0002]桥隧状态评价的目的是为了研究适合营运高速公路桥隧健康状况的评定方法和规范，对营运高速公路桥隧的健康情况做出定量和定性的评价，从而根据健康状况采取合适的养护处理办法。另外，根据健康情况确定哪些桥隧破坏最严重，将有限的资源进行合理分配，确保高度公路的营运安全。
[0003]目前在进行桥隧状态评估时，一般先建立桥隧状态评价的指标体系，根据指标体系采集桥隧健康状态数据，接着通过设定的评价算法对桥隧健康状态数据进行评分，基于评分结果获取桥隧健康状态。现有技术在进行桥隧评估时，仅根据桥隧健康状态数据来判断对应时刻的桥隧健康，而无法结合实际环境深度分析影响桥隧健康的因素，难以实现桥隧异常的及时预测；因此，亟须一种基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本专利技术提出了基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，用于解决现有技术仅根据采集的桥隧健康状态数据进行简单评价，无法结合实际环境深度分析影响桥隧健康的因素，难以实现桥隧异常及时预测的技术问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的第一方面提供了基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据交互模块和状态预警模块；所述数据交互模块与若干类型的数据采集设备相连接；中枢控制模块将目标桥隧划分为若干目标段，通过数据采集设备采集目标桥隧的图像数据；基于图像数据计算目标段的若干指标评分，并进行关联；中枢控制模块基于若干指标评分将对应时段目标段的健康评分；结合评分阈值判断健康评分是否异常；是，则通过状态预警模块进行预警；否，则基于目标段历史时段的健康评分进行因素溯源，确定影响因素；以及获取影响因素的预测数据，结合预测数据预测目标段健康评分的变化趋势；根据变化趋势生成预警信号，并通过状态预警模块进行预警。
[0006]现有技术在进行桥隧健康状态评价时，实时检测获取桥隧健康状态相关的数据，根据桥隧健康状态数据来识别确定目标桥隧是否出现异常，并对状态进行打分来完成健康状态评价。相较于现有技术，本专利技术在现有技术的基础上，扩展了在当前目标桥隧健康状态正常情况下，如何基于历史数据确定影响桥隧健康状态的环境因素，结合环境因素的未来变化趋势可以对目标桥隧存在的问题进行更加精确地处理和预警。在本专利技术技术方案的加持下，对目标桥隧的异常处理或者预警可以从针对环境因素和针对异常本身两个角度来进行，能够为目标桥隧健康提供更多地处理方案，提高目标桥隧的安全性。
[0007]本专利技术中的中枢控制模块分别与数据交互模块和状态预警模块通信和/或电气连接；状态预警模块与智能终端通信和/或电气连接，用于状态预警；数据交互模块与若干类型的数据采集设备通信和/或电气连接；数据采集设备均配置有图像采集单元，图像采集单元用于采集图像数据。中枢控制模块主要负责全局控制，可基于云技术构建，当然也可以同时对多条高速公路进行健康检测和评价。数据交互模块主要负责数据采集和预处理，与若干类型的数据采集设备进行交互；数据采集设备均通过内置的数据采集单元来采集高速公路的图像数据，当然数据采集设备包括无人机或者立在公路两侧的摄像头。状态预警模块根据数据分析结果生成预警信号，通过智能终端(如智能手机、电脑、蜂鸣器等)进行预警，以便工作人员可以及时对高速公路的异常状态处理。
[0008]优选的，所述中枢控制模块将目标桥隧划分为若干目标段，通过数据采集设备采集目标桥隧的图像数据，包括：根据设定长度或者数据采集设备的设备参数对目标桥隧进行划分，获取若干目标段；通过数据采集设备采集图像数据，基于若干目标段裁剪并关联图像数据。
[0009]本专利技术通过设定长度或者设备参数将目标桥隧(包括道路、桥梁或者隧道)划分为若干目标段，以目标段为基本单位来进行桥隧健康评价。目标桥隧的划分可以避免在进行全局评价时，忽略某处严重异常，导致全局评价正常而实际存在严重病害，影响目标桥隧的运行安全。本专利技术中的设定长度主要基于后续分析的便利性设置，如每十米划分为一个目标段；设备参数包括采集频率或者数据存储格式，以设备参数来划分目标桥隧，是为了保证各目标段对应的图像数据质量符合要求，避免目标段过大而导致图像数据的质量低。
[0010]优选的，所述中枢控制模块基于若干指标评分将对应时段目标段的健康评分，包括：提取目标段对应的同时段的指标评分，分别标记为ZPFi；通过公式JPF＝NOR[∑αi
×
(ZPFi
‑
BZPFi)]计算目标段的健康评分JPF。
[0011]本专利技术在获取目标段的图像数据之后，对图像数据进行分析提取目标段存在的病害，并根据病害的严重程度进行打分，也就是健康指标的指标得分。当指标得分过低时，说明对应健康指标不符合要求，已经影响到了目标桥隧的健康；当指标得分较高时，则说明对应的健康指标目前不会影响目标桥隧的健康状态。
[0012]本专利技术提高的健康指标是指会影响目标桥隧健康状态的因素或者指标；如桥梁的健康指标包括钢筋混凝土梁板露筋、钢筋混凝土梁板局部钢筋锈蚀、钢筋混凝土梁板结构裂缝、钢筋混凝土梁板非结构性裂缝、钢筋混凝土梁板蜂窝或麻面、钢筋混凝土梁板空洞或孔洞等；针对道路的健康指标包括横向力、平整度、路面损坏、路面结构强度等。根据图像数据识别出健康指标的状态，进而可得到对应的指标得分；指标得分越高表示该健康指标对目标桥隧的健康影响越小。
[0013]本专利技术中的αi为健康指标i的权重系数，BZPFi为健康指标i对应的合格分数，NOR[]表示归一化处理；通过计算各健康指标的指标评分相对于合格分数的偏离程度，向上偏离越多越好，将所有指标评分的偏离程度整合起来获取健康评分，健康评分越大说明目标桥隧的健康状态也好。健康指标的权重系数则用于衡量各健康指标对目标桥隧健康的影响程度。将计算结果归一化处理之后得到的健康评分在[0，1]之间，更容易反映目标桥隧的健康状态。
[0014]本专利技术中的同时段并不是同时刻，一般情况下桥隧健康指标并不会在短时间内发
生明显变化，可根据经验数据来确定每个时段的时长，如每天作为一个时段，则一天中得到的健康指标均是属于同时段的。
[0015]当健康评分大于等于评分阈值时，则判断目标桥隧当前的健康状态没有发生异常。但是，这种比较评估仅是对某时段的评价，并不知晓目标桥隧在过去的健康状态如何，也无法知晓未来目标桥隧的健康状态如何变化，因此本专利技术进行因素溯源，确定影响因素。
[0016]优选的，所述基于目标段历史时段的健康评分进行因素溯源，确定影响因素，包括：识别健康评分对应的健康指标，并标记为目标指标；根据经验匹配目标指标对应的若干环境因素；比较环境因素的变化关系与目标段健康评分的变化关系，确定相关性符合要求的环境因素，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，包括中枢控制模块，以及与之相连接的数据交互模块和状态预警模块；所述数据交互模块与若干类型的数据采集设备相连接；其特征在于：中枢控制模块将目标桥隧划分为若干目标段，通过数据采集设备采集目标桥隧的图像数据；基于图像数据计算目标段的若干指标评分，并进行关联；中枢控制模块基于若干指标评分将对应时段目标段的健康评分；结合评分阈值判断健康评分是否异常；是，则通过状态预警模块进行预警；否，则基于目标段历史时段的健康评分进行因素溯源，确定影响因素；以及获取影响因素的预测数据，结合预测数据预测目标段健康评分的变化趋势；根据变化趋势生成预警信号，并通过状态预警模块进行预警；其中，影响因素指影响目标桥隧健康状态的因素。2.根据权利要求1所述的基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，其特征在于，所述中枢控制模块将目标桥隧划分为若干目标段，通过数据采集设备采集目标桥隧的图像数据，包括：根据设定长度或者数据采集设备的设备参数对目标桥隧进行划分，获取若干目标段；其中，设备参数包括采集频率或者数据存储格式；通过数据采集设备采集图像数据，基于若干目标段裁剪并关联图像数据。3.根据权利要求1所述的基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，其特征在于，所述中枢控制模块基于若干指标评分将对应时段目标段的健康评分，包括：提取目标段对应的同时段的指标评分，分别标记为ZPFi；其中，i为正整数，是健康指标的标记；通过公式JPF＝NOR[∑αi
×
(ZPFi
‑
BZPFi)]计算目标段的健康评分JPF；其中，αi为健康指标i的权重系数，BZPFi为健康指标i对应的合格分数，NOR[]表示归一化处理。4.根据权利要求1所述的基于多源多态桥隧数据融合的桥隧状态智能评价系统，其特征在于，所述基于目标段历史时段的健康评分进行因素溯源，确定影响因素，包括：识别健康评分对应的健康指标，并标记为目标指标；根据经验匹配目标指标对应的若干环境因素；比较环境因素的变化关系与目标段健康评分的变化关系，确定相关性符合要求的环境因素，标...

【专利技术属性】
技术研发人员：武秉亚，吕玉正，胡敏，陈丹丹，
申请(专利权)人：安徽省高速公路试验检测科研中心有限公司，
类型：发明
国别省市：